JP2007208683A

JP2007208683A - ネットワークシステムおよび鍵交換方法

Info

Publication number: JP2007208683A
Application number: JP2006025467A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Murakawa; 泰村川; Masahiko Haraguchi; 雅彦原口; Naoki Koga; 直樹古賀
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】動的にＩＰアドレスが変化し、いずれが先にネットワークに接続するか分からない二つのネットワーク端末間で確実に鍵交換を行うことのできるネットワークシステムおよび鍵交換方法を提供することを目的とする。
【解決手段】動的に変化するネットワークアドレスと完全修飾ドメイン名とを対応づけて管理するサーバ１０３と、相互間で暗号化通信を行う複数のネットワーク端末１０１、１０２とを備え、ネットワーク端末１０１、１０２は、自らのネットワークアドレスをサーバ１０３に登録し、暗号化通信を行う相手先のネットワークアドレスをＤＤＮＳサーバ１０３に問い合わせ、相手先のネットワークアドレスを得られなかったときは、鍵交換待ち状態に入り、相手先のネットワークアドレスを得られたときは、相手先に対して鍵交換通信を開始、もしくは鍵交換通信に先立つ通知を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、動的に変化するネットワークアドレスと完全修飾ドメイン名とを対応づけて管理するサーバと、相互間で暗号化通信を行う複数のネットワーク端末とが接続され、ネットワーク端末に割り当てられるネットワークアドレスが動的に変化するネットワークシステムに関し、特にこのネットワークシステムにおいて、二つのネットワーク端末が、相互間で行われる暗号化通信に先立ち鍵情報を交換する鍵情報の鍵交換方法に関するものである。

近年、インターネットの急激な普及に伴い、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）に留まらず非ＰＣ機器にもネットワーク機能が実装されてインターネットに接続されている。それと同時に情報の機密性を確保する上で暗号化通信を手軽に行いたいという需要が高まっている。しかしながら、暗号化通信を行うには、暗号化通信を行う端末間で、実際の暗号化通信に先立ち鍵情報の交換を行う必要がある。

以下に従来のＩＰアドレスが動的に変化するネットワーク環境における鍵交換方法について説明する。図４は、従来の鍵交換方法におけるネットワーク接続形態を示した図である。２０１、２０２はインターネットに接続するネットワーク端末、２０３はインターネットである。

二つのネットワーク端末２０１、２０２の間で鍵交換を行う場合、従来の方法では予め二つの端末のいずれか一方が鍵交換通信を開始するイニシエータ（Ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）、他方がイニシエータからの通信を受け付けるレスポンダ（Ｒｅｓｐｏｎｄｅｒ）と設定されなくてはならない。図４の場合、ネットワーク端末２０１がイニシエータ、ネットワーク端末２０２がレスポンダであり、イニシエータからレスポンダに対して鍵交換通信を開始する。イニシエータとなるネットワーク端末２０１から常にレスポンダに対して鍵交換通信を始められるよう、レスポンダとなるネットワーク端末２０２のＩＰアドレスをネットワーク端末２０１は鍵交換通信を開始する前に把握しておく必要がある。つまり、少なくともレスポンダとなる側のネットワーク端末２０２は、固定ＩＰアドレスが割り当てられていないとネットワーク端末２０１は鍵交換通信を開始できない。

また、従来の他の鍵交換方法に関しては次のような方法もある。すなわち、ネットワーク端末とアクセスポイントとの間で鍵の共有を行うために、まずＤＨＣＰ（ＤｙｎａｍｉｃＨｏｓｔＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）に基づいて、ネットワーク端末からアクセスポイントに対して送信されるパケットにセッション共有鍵の生成に用いる公開鍵を挿入して、次いでＤＨＣＰに基づいてアクセスポイントからネットワーク端末に対して送信されるパケットにまた別の公開鍵を挿入することで、ネットワーク端末とアクセスポイントとが、両方で共有鍵を生成するセッション共有鍵共有方法もある（例えば、特許文献１参照）。

また、利用者の公開鍵証明書からこの利用者のネットワーク上での現在位置を返す位置情報サーバを設け、利用者がネットワークに接続した際には、利用者が利用する利用者端末が、この利用者の公開鍵証明書とこのコンピュータのネットワーク上での位置情報と、の組を位置情報サーバに登録し、利用者と通信を行いたい場合には、位置情報サーバに問い合わせて利用者の現在のネットワーク上での位置情報を取得する位置情報取得サーバ、およびサービスもある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−２４７０２３号公報特開２００４−１５７７３号公報

しかしながら、上述したセッション共有鍵共有方法や位置情報取得サーバでは、鍵交換を行う端末間のいずれか一方が固定的ＩＰアドレスを割り当てられるか、もしくはいずれか一方が先に情報をサーバに登録する環境でないと成立せず、さらにそのいずれか一方に鍵交換通信を開始するイニシエータ、他方に鍵交換通信を受け付けるレスポンダという役割を設定する必要がある。そのため、動的にＩＰアドレスが変化し、さらにいずれが先にネットワークに接続するか分からないネットワーク環境下において、二つのネットワーク端末間で確実に鍵交換を行うことはできない。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、動的にＩＰアドレスが変化し、さらにいずれが先にネットワークに接続するか分からないネットワーク環境下において、二つのネットワーク端末間で確実に鍵交換を行うことのできるネットワークシステムおよび鍵交換方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るネットワークシステムにおいては、動的に変化するネットワークアドレスと完全修飾ドメイン名とを対応づけて管理するサーバと、相互間で暗号化通信を行う複数のネットワーク端末とを備え、ネットワーク端末が、自らのネットワークアドレスをサーバに登録し、暗号化通信を行う相手先のネットワークアドレスをサーバに問い合わせ、相手先のネットワークアドレスを得られなかったときは、鍵交換待ち状態に入り、相手先のネットワークアドレスを得られたときは、相手先に対して鍵交換通信を開始、もしくは鍵交換通信に先立つ通知を行う。

以上のように本発明に係るネットワークシステムによれば、動的にＩＰアドレスが変化し、さらにいずれが先にネットワークに接続するか分からないネットワーク環境下において、二つのネットワーク端末間で確実に鍵交換を行うことができる。

この発明の第１の発明のネットワークシステムにおいては、動的にネットワークアドレスが変化する二つのネットワーク端末が、相互間で行われる暗号化通信に先立ち鍵を交換するネットワークシステムであって、動的に変化するネットワークアドレスと完全修飾ドメイン名とを対応づけて管理するサーバと、相互間で暗号化通信を行う複数のネットワーク端末とを備え、ネットワーク端末は、自らのネットワークアドレスをサーバに登録し、暗号化通信を行う相手先のネットワークアドレスをサーバに問い合わせ、相手先のネットワークアドレスを得られなかったときは、鍵交換待ち状態に入り、相手先のネットワークアドレスを得られたときは、相手先に対して鍵交換通信を開始、もしくは鍵交換通信に先立つ通知を行う。この構成により、鍵交換を行う二つのネットワーク端末がいずれもネットワークアドレスが動的に変わる環境にあっても確実に二つの端末間で鍵情報を交換することを可能にする作用を有する。

この発明の第２の発明の鍵交換方法においては、動的に変化するネットワークアドレスと完全修飾ドメイン名とを対応づけて管理するサーバと、相互間で暗号化通信を行う複数のネットワーク端末とが接続され、ネットワーク端末に割り当てられるネットワークアドレスが動的に変化するネットワークシステムにおいて、二つのネットワーク端末が、相互間で行われる暗号化通信に先立ち鍵情報を交換する鍵情報の交換方法であって、ネットワーク端末が、自らのネットワークアドレスをサーバに登録し、暗号化通信を行う相手先のネットワークアドレスをサーバに問い合わせ、相手先のネットワークアドレスを得られなかったときは、鍵交換待ち状態に入り、相手先のネットワークアドレスを得られたときは、相手先に対して鍵交換通信を開始、もしくは鍵交換通信に先立つ通知を行うことを特徴とする。この構成により、鍵交換を行う二つのネットワーク端末がいずれもＩＰアドレスが動的に変わる環境にあっても確実にこの端末間で鍵情報を交換することを可能にする作用を有する。この構成により、鍵交換を行う二つのネットワーク端末がいずれもネットワークアドレスが動的に変わる環境にあっても確実に二つの端末間で鍵情報を交換することを可能にする作用を有する。

この発明の第３の発明の鍵交換方法においては、第２の発明の鍵交換方法において、ネットワーク端末が再起動した際に、サーバに新たなネットワークアドレスの登録を行い、暗号化通信を行う相手先のネットワークアドレスをサーバに問い合わせ、相手先のネットワークアドレスを得られなかったときは、鍵交換待ち状態に入り、相手先のネットワークアドレスを得られたときは、相手先に対して鍵交換通信の再開、もしくは鍵交換通信に先立つ通知を行い、鍵情報を更新する。この構成により、鍵交換を行う二つのネットワーク端末のうち、いずれかが再起動によりネットワーク情報を再取得した場合においても、確実に端末間で鍵情報を更新することを可能にする作用を有する。

この発明の第４の発明の鍵交換方法においては、第３の発明の鍵交換方法において、ネットワーク端末のネットワークアドレスが動的に変化した際に、サーバに新たなネットワークアドレスの登録を行い、暗号化通信を行う相手先のネットワークアドレスをサーバに問い合わせ、相手先のネットワークアドレスを得られなかったときは、鍵交換待ち状態に入り、相手先のネットワークアドレスを得られたときは、相手先に対して鍵交換通信の再開、もしくは鍵交換通信に先立つ通知を行い、鍵情報を更新することを特徴とする。この構成により、鍵交換を行う二つのネットワーク端末がいずれのネットワーク情報が動的に変更された場合も確実に端末間で鍵情報を更新することを可能にする作用を有する。

（実施の形態１）
以下本発明に係るネットワークシステムおよび鍵交換方法の実施の形態について、具体的に図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施の形態１におけるネットワーク構成を示した図である。図１において、本実施の形態１のネットワークシステムは、インターネット１０４に接続されて、動的に変化するネットワークアドレスであるＩＰアドレスとＦＱＤＮ（ＦｕｌｌｙＱｕａｌｉｆｉｅｄＤｏｍａｉｎＮａｍｅ：完全修飾ドメイン名）とを対応づけて管理するダイナミックドメインネームサーバ（Ｄｙｎａｍｉｃｄｏｍａｉｎｎａｍｅｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｅｒ，以降、ＤＤＮＳサーバ）１０３と、同じくインターネット１０４に接続されて、相互間で暗号化通信を行う複数のネットワーク端末１０１、１０２とを含んでいる。ＤＤＮＳサーバ１０３は、インターネット上でのネットワーク端末の名前にあたるドメイン名を、住所にあたるＩＰアドレスと呼ばれる４つの数字の列に変換する。個々のＤＤＮＳサーバ１０３は自分が管理するネットワークに接続されたネットワーク端末のドメイン名とＩＰアドレスの対応表を持っており、外部からの問い合わせに答える。

このネットワークシステムは、例えば、ネットワーク端末１０１が、ネットワーク情報取得時にＤＤＮＳサーバ１０３にＩＰアドレスを登録し、加えて暗号化通信の相手先ネットワーク端末１０２のＦＱＤＮに対応するＩＰアドレスを問い合わせる。

ネットワーク端末２０１および２０２は、インターネット１０４に接続されて動的にＩＰアドレスが変化する。ネットワーク端末１０１には、予め、自身の端末に割り当てられたＦＱＤＮ（Ｅｘａｍｐｌｅ１．ｃｏｍ）と暗号化通信の相手となるネットワーク端末１０２のＦＱＤＮ（Ｅｘａｍｐｌｅ２．ｃｏｍ）とＤＤＮＳサーバ１０３のＩＰアドレスとが設定されている。

また、ネットワーク端末１０２には、予め、自身の端末に割り当てられたＦＱＤＮ（Ｅｘａｍｐｌｅ２．ｃｏｍ）と暗号化通信の相手となるネットワーク端末１０１のＦＱＤＮ（Ｅｘａｍｐｌｅ１．ｃｏｍ）とＤＤＮＳサーバ１０３のＩＰアドレスとが設定されている。

次に、動的にＩＰアドレスが変化しうるネットワーク環境にある二つのネットワーク端末１０１、１０２が鍵交換通信を開始する手順を図１および図２を用いて説明する。

図２は本発明の実施の形態１における鍵交換通信開始までの手順を示した図である。３０１、３０２はインターネットに接続する動的にＩＰアドレスが変化しうるネットワーク端末、３０３はＤＤＮＳサーバである。ネットワーク端末３０１、ネットワーク端末３０２、ＤＤＮＳサーバ３０３は、図１におけるそれぞれネットワーク端末１０１、ネットワーク端末１０２、ＤＤＮＳサーバ１０３に対応する。

ネットワーク端末３０１がネットワーク情報を取得してインターネットに接続すると、ＤＤＮＳサーバ３０３に、自身に割り当てられているＦＱＤＮ（Ｅｘａｍｐｌｅ１．ｃｏｍ）に対応する取得したＩＰアドレスを登録し、ＤＤＮＳサーバ３０３は、データベースにネットワーク端末３０１のＦＱＤＮとＩＰアドレスを対応させて登録し、ネットワーク端末３０１に登録完了通知を行う。

続いてネットワーク端末３０１は、ＤＤＮＳサーバ３０３にネットワーク端末３０１に暗号化通信を行う相手として登録されているネットワーク端末３０２のＦＱＤＮ（Ｅｘａｍｐｌｅ２．ｃｏｍ）に対応するＩＰアドレスを問い合わせる。この時点でネットワーク端末３０２は、まだインターネットに接続していないので、ＤＤＮＳサーバ３０３にはネットワーク端末３０２のＦＱＤＮ（Ｅｘａｍｐｌｅ２．ｃｏｍ）に対応するＩＰアドレスは登録されておらず、ネットワーク端末３０１に登録情報なしの応答を行う。それを受け、ネットワーク端末３０１はネットワーク端末３０２との鍵交換について待ち状態に入る。

その後、ネットワーク端末３０２がネットワーク情報を取得してインターネットに接続すると、ＤＤＮＳサーバ３０３に、自身に割り当てられているＦＱＤＮ（Ｅｘａｍｐｌｅ２．ｃｏｍ）に対応する取得したＩＰアドレスを登録し、ＤＤＮＳサーバ３０３はデータベースにネットワーク端末３０２のＦＱＤＮとＩＰアドレスを対応させて登録し、ネットワーク端末３０２に登録完了通知を行う。続いてネットワーク端末３０２は、ＤＤＮＳサーバ３０３にネットワーク端末３０２に暗号化通信を行う相手として登録されているネットワーク端末３０１のＦＱＤＮ（Ｅｘａｍｐｌｅ１．ｃｏｍ）に対応するＩＰアドレスを問い合わせる。ＤＤＮＳサーバ３０３は既に登録されているネットワーク端末３０１のＩＰアドレスをネットワーク端末３０２に応答する。暗号化通信を行う相手のＩＰアドレスを取得したネットワーク端末３０２は、相手先となるネットワーク端末３０１に対して鍵交換通信を開始する。

（実施の形態２）
次に、鍵情報を共有する二つのネットワーク端末の片方が再起動、もしくはＩＰアドレスの変更によりネットワーク情報が変更する場合の鍵情報の更新手順を図３を用いて説明する。

図３は、本発明の実施の形態２における鍵交換通信の更新手順を示した図である。４０１、４０２はインターネットに接続する動的にＩＰアドレスが変化しうるネットワーク端末、４０３はＤＤＮＳサーバである。

図３において、ネットワーク端末４０１とネットワーク端末４０２は、鍵交換通信を行い、共有鍵Ｘαを共有している。ネットワーク端末４０１が再起動するとそれまでインターネットに接続していた際のネットワーク情報に加え、ネットワーク端末４０２との共有鍵Ｘαがネットワーク端末４０１において失われ、ネットワーク端末４０２からネットワーク端末４０１への共有鍵Ｘαを用いた暗号化通信ネットワーク端末４０１で復号化できず、端末間の暗号化通信は不通になる。

再起動したネットワーク端末４０１がインターネットに接続してネットワーク情報を取得すると、ＤＤＮＳサーバ４０３に、自身に割り当てられているＦＱＤＮ（Ｅｘａｍｐｌｅ１．ｃｏｍ）に対応する取得した新しいＩＰアドレスを登録し、ＤＤＮＳサーバ４０３はデータベースにネットワーク端末４０１のＦＱＤＮと新しいＩＰアドレスを対応させて登録し、ネットワーク端末４０１に登録完了通知を行う。続いてネットワーク端末４０１は、ＤＤＮＳサーバ４０３にネットワーク端末４０１に暗号化通信を行う相手として登録されているネットワーク端末４０２のＦＱＤＮ（Ｅｘａｍｐｌｅ２．ｃｏｍ）に対応するＩＰアドレスを問い合わせる。ＤＤＮＳサーバ４０３は、既に登録されているネットワーク端末４０２のＩＰアドレスをネットワーク端末４０１に応答する。

暗号化通信を行う相手のＩＰアドレスを取得したネットワーク端末４０１は、相手先となるネットワーク端末４０２に対して鍵交換通信を開始し、鍵交換通信が成功するとネットワーク端末４０１とネットワーク端末４０２の間で新たな共有鍵Ｘβを共有することとなり、鍵情報を更新して端末間の暗号化通信を可能にする。

以上のように、本発明にかかる鍵交換方法は、ネットワーク端末がＤＤＮＳサーバにＩＰアドレスを登録することで予め登録済みのＦＱＤＮとＩＰアドレスの対応を行い、暗号化通信を行いたい相手のネットワーク端末のＦＱＤＮに対応するＩＰアドレスを問い合わせ、相手のネットワーク端末のＩＰアドレスを得られなかったネットワーク端末は鍵交換について待ち状態に入り、相手のネットワーク端末のＩＰアドレスを知りえたネットワーク端末から暗号化通信を行う相手先に対して鍵交換通信を開始、もしくは鍵交換通信に先立つ相手先のネットワーク端末への通知を行うことで、動的にＩＰアドレスが変わりうる環境にある二つのネットワーク端末が、常に鍵情報を共有・更新できるので、幅広いネットワーク環境でネットワーク端末間の暗号化通信を可能にする鍵交換方法として、特にｘＤＳＬ、ケーブルテレビインターネット、ＩＳＤＮ、ダイアルアップなどＩＰアドレスが固定されない形態でインターネットに接続する機器同士が暗号化通信を行うものに適している。

本発明の実施の形態１におけるネットワーク構成を示した図本発明の実施の形態１における鍵交換通信開始までの手順を示した図本発明の実施の形態２における鍵交換通信の更新手順を示した図従来の鍵交換方法におけるネットワーク接続形態を示した図

符号の説明

１０１，１０２，３０１，３０２，４０１，４０２ネットワーク端末
１０３，３０３，４０３ＤＤＮＳサーバ
１０４インターネット

Claims

動的にネットワークアドレスが変化する二つのネットワーク端末が、相互間で行われる暗号化通信に先立ち鍵情報を交換するネットワークシステムであって、
動的に変化するネットワークアドレスと完全修飾ドメイン名とを対応づけて管理するサーバと、
相互間で暗号化通信を行う複数のネットワーク端末とを備え、
前記ネットワーク端末は、自らのネットワークアドレスを前記サーバに登録し、
暗号化通信を行う相手先のネットワークアドレスを前記サーバに問い合わせ、
相手先のネットワークアドレスを得られなかったときは、鍵交換待ち状態に入り、
相手先のネットワークアドレスを得られたときは、相手先に対して鍵交換通信を開始、もしくは鍵交換通信に先立つ通知を行うことを特徴とするネットワークシステム。
動的に変化するネットワークアドレスと完全修飾ドメイン名とを対応づけて管理するサーバと、相互間で暗号化通信を行う複数のネットワーク端末とが接続され、ネットワーク端末に割り当てられるネットワークアドレスが動的に変化するネットワークシステムにおいて、二つのネットワーク端末が、相互間で行われる暗号化通信に先立ち鍵情報を交換する鍵情報の交換方法であって、
ネットワーク端末が、
自らのネットワークアドレスを前記サーバに登録し、
暗号化通信を行う相手先のネットワークアドレスを前記サーバに問い合わせ、
相手先のネットワークアドレスを得られなかったときは、鍵交換待ち状態に入り、
相手先のネットワークアドレスを得られたときは、相手先に対して鍵交換通信を開始、もしくは鍵交換通信に先立つ通知を行うことを特徴とする鍵交換方法。
前記ネットワーク端末が再起動した際に、前記サーバに新たなネットワークアドレスの登録を行い、
暗号化通信を行う相手先のネットワークアドレスを前記サーバに問い合わせ、
相手先のネットワークアドレスを得られなかったときは、鍵交換待ち状態に入り、
相手先のネットワークアドレスを得られたときは、相手先に対して鍵交換通信の再開、もしくは鍵交換通信に先立つ通知を行い、鍵情報を更新することを特徴とする請求項２に記載の鍵交換方法。
前記ネットワーク端末のネットワークアドレスが動的に変化した際に、前記サーバに新たなネットワークアドレスの登録を行い、
暗号化通信を行う相手先のネットワークアドレスを前記サーバに問い合わせ、
相手先のネットワークアドレスを得られなかったときは、鍵交換待ち状態に入り、
相手先のネットワークアドレスを得られたときは、相手先に対して鍵交換通信の再開、もしくは鍵交換通信に先立つ通知を行い、鍵情報を更新することを特徴とする請求項２または３に記載の鍵交換方法。